课程设计任务书。
一、题目：填料吸收塔的设计——氨气的吸收。
二、设计基本内容：
1．流程的确定及其塔型选择；
2. 吸收剂用量的确定；
3. 填料的类型及规格的选定；吸收塔的结构尺寸计算及其流体力学验算，包括：塔径、填料层高度及塔高的计算；喷淋密度的校核、压力降的计算等；
5. 吸收塔附属装置选型：喷淋器、支承板、液体再分布器等；
6. 附属设备选型：泵、风机等。
三、设计完成后应缴的资料：
课程设计说明书一份。
填料吸收塔装置图一张。
四、设计完成期限。
本设计任务书于2024年11月23日发出。
于2024年12月2日完成。
指导教师签发日期。
教研主任批准日期。
目录。一）设计任务。
二）工艺流程示意图。
三）设计方案的确定及其填料选择的途径。
1、塔的选择。
2、操作方式的选择。
3、填料的选择。
、吸收剂的选择。
四）填料吸收塔的工艺计算。
1物料平衡。
2平衡线与操作线的计算。
3吸收剂用量的计算。
4塔径的计算。
5喷淋密度的验算。
6填料塔高度的计算。
塔高的计算。
压降的计算。
五）附属设备的选型。
、填料支承板。
、喷淋装置。
、液体再分布器。
、筒体。、法兰。
、封头。、手孔。
、支座。六）设计过程有关问题讨论与感想。
七）参考文献。
一)、设计任务：
1、设计题目：填料塔吸收塔的设计——氨气的吸收。
2、设计任务：试设计一填料吸收塔，用于脱除合成氨尾气中的氨气，要求塔顶排放气体中含氨低于200ppm，采用清水进行吸收。
3、原始数据及主要操作条件：
1）表１2) 表２
3) 操作要求：
常压吸收压力：101.3kpa
混合气体进塔温度： 30.0℃
吸收水进塔温度： 20.0℃
二）工艺流程示意图。
清水吸收氨气工艺流程图：
图中各部分名称： 1、储气罐 2、气体转子流量计 3、填料塔 4、氨气塔 5、液体转子流量计 6、填料层上压力计 7、填料层下压力计 8、水泵 9、储水池。
阀门： a、尾气进罐阀 b、安全放空阀 c、进气阀 d、进水阀 e、水量控制阀 f、水量控制阀 g、进水阀
三）设计方案的确定及其填料选择的途径。
3.1塔的选择。
塔设备是能够实现蒸馏和吸收两种分离操作的气质传质设备，广泛应用于化工、石油化工、石油等工业中。其结构形式基本上可以分为板式塔和填料塔两大类。在工业生产中，一般当处理量大时多采用板式塔，而当处理量小时多采用填料塔。
填料塔不仅结构简单，而且阻力小，便于用耐腐蚀材料制造。
根据本设计任务，是用水吸收法除去合成氨生产尾气的氨。氨易溶于水生成具有腐蚀性的氨水。本设计中选取直径为500mm，该值较小，且φ800mm以下的填料塔对比板式塔，其造价便宜，所以在本设计中选取填料塔。
3.２ 操作方式的选择。
气、液两相在单塔内的吸收流程有逆流和并流两种方式。在逆流操作下，两相传质平均推动力最大，可以减少设备尺寸，提高吸收率和吸收剂使用效率，因此逆流优于并流。但是如果处理的气体溶解度大，并流和逆流操作的推动力相差不大，采用并流操作可以不受液泛的限制，提高操作气速，增大生产力。
在本设计中，由氨的特点和最后的操作吸收效率效果决定，采用单塔逆流的吸收操作流程。
3.３ 填料的选择。
填料是填料塔的核心构件，它提供了塔内气-液两相接触而进行传质或传热的表面，与塔的结构的结构一起决定了填料塔的性能。现代填料大体可分为实体填料和网体填料两大类，而按照装填方式可分为乱堆填料盒规整填料。对塔内填料的一般要求是：
具有较大的比表面积和较高的空隙率，较低的压降，较高的传质效率；操作弹性大，还要考虑经济合理。
鲍尔环的构造提高了环内空间和环内表面的有效利用率，使气体阻力降低，液体分布有所改善，提高了传质效果。而塑料**低廉、性能稳定、耐腐蚀性，对于氨气的吸收是符合的，以本设计采用的是塑料鲍尔填料。
3.４ 吸收剂的选择。
由于下面几个原因：
1、水对nh3, h2, n2, ch3+cr组成的混合气体中的nh3有很大的溶解度；而对除nh3,外的其他组成基本上不吸收或吸收甚微。
2、在操作温度下水的蒸汽压、粘度都较低。
3、水无毒性、无腐蚀性、不易燃、不发泡、价廉易得，并具有化学稳定性。
由此可得，选用水作为吸收剂。
四)填料吸收塔工艺计算：
1）混合气体的平均摩尔质量m：
2）物料衡算：
由已知条件可知，塔内平均操作压强为101.3kpa。而混合气体流量为1740(/h)。
操作体积（v操）
混合气进出塔的摩尔组成：
混合气进出塔的摩尔比组成：
惰性气量为
出气混合气量。
**率=出气量=
表３３）热量衡算。
以ｘ=0.005 ，t=22.32mmｈg 为例计算。
immｈg=2.93*0.133322=0.39ｋpa
ii. iii.
iv. v.
vi. 综上各数据得出如下表４
４）根据上表数据得出气液平衡关系图。
根据方程求得ｘ*=0.045212 ｘ２0
５）吸收水的用量的计算。
取安全系数为１.６则(6)塔底吸收浓度ｘ1
(7)操作线方程。
逆流吸收塔的操作线方程式为。
将已知数据代入得ｙ=3.496ｘ+0.0002
8)塔经的计算。
根据出入气量表３得塔底混合气体的质量流量ｗｇ＝783.83 kg/h
ｗｌ=进ｎｈ３出ｎｈ３4567.46 kg/h
进塔混合气体密度。
根据表４得 ｔ—线得 ｙ＝436.77x+20.279
代入ｘ１得 t = y = 32.62103°c
根据《化工原理》ｐ359 利用逐差法得。
吸收液水的密度
根据《化工原理》ｐ367 利用逐差法得。
吸收液的粘度
eckert通用关联图的横坐标为：
查eckert通用关联图，得
又查表φf=170m-1（常用化工单元设备设计111页）又 ==1，经过比较，选取dg25mm塑料鲍尔环。查《化工单元设备设计》ｐ111表3-8，其泛点填料因子=280 m-1，at=194m2/m3
则由上式得
3.5646m/s 取=0.6=0.6×3.5646=2.1388m/s（一般取空塔气速为泛点气速0.5~0.85倍：
2.5.2确定塔径。
所以：圆整塔径 （常用的标准塔径为等）按此标准塔径选取d=0.6m, d/d=22.61﹥10满足鲍尔环要求。
5) 核算气速。
符合要求。6) 核算喷淋速度。
取最小润湿速率为。
由上表得at= 194 m2/m3
经过以上校核可知，填料塔直径选用d=600mm合理。
9、填料层高度计算。
根据《化工单元设备设计》ｐ108表3-6得。
c=0.139 m=0.77 n=0.2 b=0.03 p=0.78
1) 气相总传质单元高度：
根据《化工单元设备设计》ｐ108，氨吸收系统的体积吸收分系数经验公式为
kmol/m3*h
(2) 气相总传质单元数：
kmol/m3*h
斜率。在平衡线与操作线图作出：
操作线上作斜率为-kxa/kya的线段交平衡线
于（xi, y i),取点计算 1/( y-y i) ；一共取50个点，再以y1为横坐标，1/( y-y i)为从坐标作图如图3。
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